鎢的化合物
鎢酸鈉用于生產(chǎn)某些類型的漆和顏料,以及紡織工業(yè)中用于布疋加重和與硫酸銨和磷酸銨混合來制造耐火布疋和防水布疋。還用于金屬鎢、鎢酸及鎢酸鹽的制造以及染料、顏料、油墨、電鍍等方面。也用作催化劑等。鎢酸在紡織工業(yè)中是媒染劑與染料和在化學(xué)工業(yè)中用作制取高辛烷汽油的催化劑。二硫化鎢在有機(jī)合成中,如在合成汽油的制取中用作固體的潤滑劑和催化劑。處理鎢礦石的時候可得到得三氧化鎢,再用氫還原三氧化鎢制得鎢粉,廣泛用于鎢材及鎢冶金材原料。
黑鎢絲主要用于生產(chǎn)螺旋白熾燈燈絲,電真空器的陰極和支架結(jié)構(gòu),高溫爐的加熱元件和鍍金工藝的蒸發(fā)源。制造電光源和電真空零件,用作高溫發(fā)熱體和高溫結(jié)構(gòu)零件和用來制作真空蒸鍍用的鎢螺旋。較粗的鎢絲,通過矯直,表面磨光,并切成棒狀后,廣泛地作為玻璃金屬鉛封件應(yīng)用在照明和電子工業(yè)上。
為有金屬光澤的灰黑色金屬(體心立方結(jié)晶)。熔點3400℃。沸點5555℃。鎢的硬度是金屬中硬的,經(jīng)過燒結(jié)的鎢條的硬度為200~250,經(jīng)過旋錘的鎢棒為350~400。溶于硝酸和氫氟酸的混酸。與氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物熔融。微溶于硝酸、硫酸、王水;不溶于水,氫氟酸、氫氧化鉀。鎢有兩種變型,a和B。在標(biāo)準(zhǔn)溫度和常壓下,a型是穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)。B型鎢只有在有氧存在的條件下才能出現(xiàn)。它在630℃以下是穩(wěn)定的,在630℃以上又轉(zhuǎn)化為a鎢,并且這一過程是不可逆的。
鎢絲的生產(chǎn)大都用仲鎢酸銨 (APT)作原料。一般的工藝過程是將仲鎢酸銨在 500℃左右的空氣中焙燒成三氧化鎢,或在450℃左右的氫氣中輕微還原成藍(lán)色氧化鎢。制作白熾燈燈絲的鎢絲需要在三氧化鎢或藍(lán)色氧化鎢中摻入少量的氧化鉀、氧化硅和氧化鋁,三者用量總和不超過1%,這就是巴茲在1922年發(fā)明的鎢絲摻雜工藝。經(jīng)過摻雜處理的鎢的氧化物用氫氣還原成金屬鎢粉。還原過程一般分兩步進(jìn)行:步在630℃左右還原成二氧化鎢(棕色氧化鎢),第二步在820℃左右還原成金屬鎢粉。兩步還原的目的是使摻入的鉀充分發(fā)揮作用和控制粉末粒度。這樣取得的摻雜鎢粉再在一種特制的模子中壓制成細(xì)長的方條。把方條在氫氣中通電,用自電阻加熱(溫度達(dá)3000℃左右)的方法進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)后鎢條的密度可達(dá)到理論值的85%以上。這種鎢條便可以用旋鍛方法加工成直徑為3mm左右的鎢桿,然后進(jìn)一步用模子拉拔的方法加工成各種不同粗細(xì)的鎢絲。例如220V、15W的白熾燈用的鎢絲直徑約為15μm,而 10000W的溴鎢燈用的鎢絲直徑約為1.25mm。更細(xì)的鎢絲如 220V、10W的白熾燈鎢絲直徑約為12μm,則要采用電解腐蝕的方法來制作。
當(dāng)鎢絲的直徑達(dá)到微米級時,用常規(guī)的卡尺很難地測定其直徑。因此,國際上通常將直徑在0.2mm以下的鎢絲用其切長為200mm絲段的重量來表示絲的粗細(xì),例如上述15W白熾燈鎢絲的直徑可以用0.679mg/200mm來表示。